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OLED技術(shù),姓名: * 學(xué)號：* 導(dǎo)師：*,OLED概述,一,OLED應(yīng)用,二,OLED封裝,三,OLED光電特性自動測試系統(tǒng)設(shè)計,四,目錄,第一節(jié),OLED的發(fā)展,第二節(jié),OLED定義及發(fā)光原理,第三節(jié),OLED的基本結(jié)構(gòu),第四節(jié),OLED的兩種驅(qū)動方式,第五節(jié),OLED的制備過程,OLED概述,OLED的發(fā)展,1987年，美國柯達公司的Tang等人獲得了亮度大于1000cd/m2、效率超過1.5lm/W、驅(qū)動電壓小于10V的有機發(fā)光二極管的發(fā)光器件。（第一個里程碑）,1988年，日本九州大學(xué)Adachi等提出了三明治式多層機構(gòu)的OLED模型，進一步提高了器件的性能，大大豐富了有機材料和電極材料的選擇范圍。 1990年，英國劍橋大學(xué)的Burroughes等研制了聚合物電致發(fā)光器件，并將結(jié)果發(fā)表在自然雜志上。（從小分子到聚合物） 1998年，美國普林斯頓大學(xué)的Forrest小組研發(fā)了磷光OLED，使OLED的內(nèi)量子效率理論上可達到100%，接著該小組還研發(fā)了內(nèi)量子效率理論上可達到100%的藍光器件，2006年在自然雜志上發(fā)表了流明效率達到37.6lm/W的白光器件。 Pfeiffer等對載流子傳輸層采用P型或者N型摻雜的方法使有機材料的載流子遷移率提高了一個數(shù)量級以上。,OLED在短短的二十年間得到了突飛猛進的發(fā)展目前已到達使用階段，形成了產(chǎn)業(yè)。,OLED的發(fā)展,國內(nèi)OLED量產(chǎn)的公司： 1、京東方科技集團股份有限公司 。 京東方建鄂爾多斯第5.5代AMOLED生產(chǎn)線 于2013年四季度投產(chǎn)。另外京東方的第8.5 代生產(chǎn)線也計劃在生產(chǎn)TFT-LCD的同時生產(chǎn) OLED面板。 2、北京維信諾科技有限公司。 2002年建成國內(nèi)第一條OLED中試生產(chǎn)線， 2011建設(shè)一條4.5代以上AMOLED生產(chǎn)線， 并在2013年投產(chǎn)。同時擁有自主設(shè)計 的 PMOLED和AMOLED生產(chǎn)線的企業(yè)。,OLED定義及發(fā)光原理,OLED定義：Organic Light-Emitting Diode的簡稱，又稱有機EL。與太陽能電池相反，OLED是將電能轉(zhuǎn)化為光能，同時使有機物質(zhì)這種材料發(fā)光。 OLED發(fā)光原理： OLED屬于雙載流子注入型發(fā)光器件，其主要功能層的材料為有機半導(dǎo)體。在施加一正向電壓驅(qū)動時，陽極和陰極分別向發(fā)光層注入空穴和電子，空穴和電子在發(fā)光層內(nèi)傳輸并在在某個分子上相遇，由于庫侖力作用兩者束縛在一起形成激子。激子不帶電荷因此在電場下不會進行定向移動，但其會產(chǎn)生擴散或漂移。激子在發(fā)光層中遷移到合適的位置后就會發(fā)生復(fù)合，而激子其本身是一種激發(fā)態(tài)，因此激子復(fù)合一定會釋放能量。激子釋放能可以以輻射形式而發(fā)出光子，也可以以非輻射形式而釋放熱量。,OLED基本結(jié)構(gòu),OLED的三明治的夾層式結(jié)構(gòu),一層或者多層有機薄膜沉積在兩個電極之間。OLED的三明治結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物(ITO)，與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光亮，光的顏色取決于發(fā)射層有機分子類型，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍RGB三原色，構(gòu)成基本色彩。,OLED的基本結(jié)構(gòu),OLED的兩種驅(qū)動方式,OLED的驅(qū)動方式分為有源驅(qū)動(AMOLED)和無源驅(qū)動(PMOLED)。 可以看出PMOLED僅僅是由導(dǎo)電ITO玻璃（陽極）、陰極，以及它們中間夾著有機發(fā)光層構(gòu)成；AMOLED是在PMOLED之下墊上一層薄膜晶體管（TFT）。 PMOLED較不適合用于顯示動態(tài)影像，反應(yīng)速度相對較慢，較難發(fā)展中大尺寸面板，不過相對較為省電；AMOLED則是反應(yīng)速度較快，并可發(fā)展各種尺寸應(yīng)用，最大可達電視面板需求，但相對被動式較為耗電。,OLED的制備方法及過程,1.小分子材料的真空蒸鍍成膜法。 定義：在真空腔體的基板座上，將已經(jīng)圖案化的ITO基板放置好，然后將準(zhǔn)備好的小分子材料放入坩堝內(nèi)，開始抽真空。通過對坩堝高溫加熱，使材料開始氣化，并附著在放置好的ITO基板表面。 鍍膜順序： 1）空穴注入層（ITO的電極上） 2）空穴傳輸層（空穴注入層的薄膜上面） 3）發(fā)光層（空穴傳輸層的薄膜上面） 4）電子傳輸層（兼有電子注入層的功能，在發(fā)光層的薄膜上面） 5）陰極（電子傳輸層的薄膜上面）,OLED的制備方法及過程,OLED制備方法及過程,OLED制備方法及過程,2.高分子材料的旋涂法成膜 定義：將高分子材料在溶液中溶解，然后將溶液一滴一滴的滴落在ITO基板上，然后，旋轉(zhuǎn)基板固定臺，利用旋涂工藝將液膜全面均勻的覆蓋在ITO基板上成膜。 特點：不需要傳輸層和注入層，不需要高溫，不需要真空,OLED應(yīng)用-顯示技術(shù),左邊的圖是OLED顯示技術(shù)市場2006-2016年的預(yù)測，可以看出整個顯示市場OLED的發(fā)展是非常迅猛的。其中AMOLED（有源矩陣OLED）市場發(fā)展最好，現(xiàn)在市場上已經(jīng)有了三星AMOLED的手機出售。我國的相關(guān)企業(yè)也在做積極的準(zhǔn)備，推進AMOLED顯示技術(shù)。預(yù)計不久的將來各種顯示產(chǎn)品會進入家庭，新型顯示技術(shù)將會給人們的生活帶來美好的生活。,19寸透明AMOLED顯示,三星AMOLED的手機,和輝光電OLED顯示,OLED應(yīng)用-顯示技術(shù),與液晶顯示（LCD）相比，OLED具有以下優(yōu)點：,1.OLED是自身發(fā)光，LCD不是，OLED比LCD亮的多，對比度也較高，色彩更加豐富； 2.LCD需要背景燈光點亮，而OLED只要在需要點亮的單元加電壓，并且電壓很低，因此更加的節(jié)能； 3.OLED需要的材料很少，制造工藝簡單，量產(chǎn)時的成本要節(jié)約20%左右； 4.OLED沒有視角范圍的限制，一般的可視范圍可以達到160,LCD顯示,OLED顯示,OLED應(yīng)用-固態(tài)照明技術(shù),最早的照明燈碳化竹纖維（1987年）,低壓熒光燈,高壓熒光燈,金屬鹵化燈,無機LED固態(tài)照明燈,OLED固態(tài)照明燈,0LED應(yīng)用-固態(tài)照明技術(shù),特點： (1)OLED燈不是點光源，而是分布式(散布式)平面固體光源，它重量輕、超薄、柔軟、明亮、少陰影； (2)能耗低、工作電壓低(3-5V），使用與維護安全； (3)能效高、壽命長。沒有燈絲斷裂，因而耐用； (4)環(huán)保、無污染、不發(fā)熱，僅有少量紫外與紅外輻射： (5)可沉積到任何襯底：玻璃、陶瓷、金屬、薄塑料板、織物等柔軟和相適應(yīng)的襯底。能制成任意形狀和式樣，能調(diào)節(jié)發(fā)光燈任何想要的顏色以及任意色的深淺和強度，包括白色光； (6)具有良好的色坐標(biāo)、實現(xiàn)接近100的高顯色指數(shù)(CRI)，能從冷色到暖色調(diào)節(jié)自光； (7)電流驅(qū)動型器件，亮度可在10000 cdm2的動態(tài)范圍內(nèi)變化，并且它們均勻發(fā)光、不閃爍： (8)較少的插入元器件，能大規(guī)模、大面積、低成本制造等，因為它們發(fā)光時不發(fā)熱。從這種固態(tài)光源的優(yōu)點是：效率高、能耗低、工作電壓低從而比較安全、沒有燈絲斷裂因而耐用壽命長、維護價格低。預(yù)計到2020年。固態(tài)光源產(chǎn)生同樣的光輸出， 比現(xiàn)有照明技術(shù)可節(jié)省能源50，這意味著可減少能耗。因而較少產(chǎn)生空氣和水的污染達到節(jié)能、環(huán)保和減排的綜合效果。,OLED燈,CONTENTS,封裝,1,2,3,OLED的老化失效,玻璃為基底，玻璃或金屬為蓋板的封裝技術(shù),薄膜封裝技術(shù),新型封裝技術(shù),5,OLED的老化失效,OLED失效方式-黑斑,隨機出現(xiàn)、形狀多種多樣、隨工作時間黑斑的面積增大。黑斑出現(xiàn)的情況與器件所處溫度、環(huán)境有關(guān)。封裝的主要目的是保護器件除了一般的機械傷害外，主要的是防止水汽和氧氣的侵入。,黑斑形成主要原因水、氧進入,形成機理和原理復(fù)雜，主要有兩個方面的原因: 1.金屬陰極氧化，在陰極和有機功能層之間形成一層絕緣層，形成一個電子注入勢壘，導(dǎo)致器件此處的不發(fā)光，從而使器件整個亮度迅速降低。 2.OLED在工作中大量的焦耳熱，局部的高熱可能會使界面處吸附的氣體脫附形成氣泡、器件局部擊穿，產(chǎn)生大的電流，形成黑斑、高溫將周圍的有機材料重新蒸發(fā)或者晶化，使此處不能發(fā)光，而形成黑斑。,玻璃為基底，玻璃或金屬為蓋板的封裝技術(shù),環(huán)氧樹脂膠作為粘接劑將基板和蓋板粘接起來，這個過程必須是在充滿惰性氣體或者在真空環(huán)境下進行的，以此來隔離外界有害氣體的影響。為了去除殘留在器件內(nèi)部空間的水蒸氣和氧氣，通常在器件內(nèi)部加入干燥劑，不僅要在封裝玻璃上蒸鍍CaO和BaO干燥劑薄膜，并且要在封裝玻璃片上粘貼CaO和BaO干燥劑，使器件結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。并且這種封裝方法是以金屬或者玻璃為蓋板，所以很難實現(xiàn)柔性封。使用環(huán)氧樹脂粘接劑對蓋板和基板進行粘接，但是環(huán)氧樹脂對水蒸氣和氧氣的阻隔性能較差，降低了封裝效果，環(huán)氧樹脂粘接劑在固化后形成的固化膜柔性較差，脆性高，從而影響柔性器件的性能和使用壽命。,1.有機膠封裝,玻璃為基底，玻璃或金屬為蓋板的封裝技術(shù),2.激光封裝 共分為以下四個步驟：玻璃漿料的配置、玻璃漿料的絲網(wǎng)印刷、預(yù)燒結(jié)、激光鍵合。,激光封裝工藝流程圖,絲網(wǎng)印刷,封接樣品包括兩個基板，上玻璃基板和下玻璃基板，上玻璃基板沉積玻璃料，下玻璃基板沉積功能結(jié)構(gòu)或材料，絲網(wǎng)印刷是將配制好的玻璃漿料均勻的印刷到上基板上。,預(yù)燒結(jié),預(yù)燒結(jié)工藝是將絲網(wǎng)印刷之后的玻璃漿料熔融固化在玻璃上基板上。印刷的玻璃漿料放置于陶瓷纖維馬弗爐中進行預(yù)燒結(jié)工藝。印刷的玻璃料在接近熔融狀態(tài)達到表面平整。采用多種分段保溫的陶瓷纖維馬弗爐中進行預(yù)燒結(jié)，并通過精確控制升降溫速率獲得最佳的預(yù)燒結(jié)效果。,激光鍵合,經(jīng)過絲網(wǎng)印刷和預(yù)燒結(jié)后，得到了平整、均勻的玻璃料層，然后在自行研發(fā)設(shè)計的激光封接原型樣機上完成激光封接工藝過程。按照激光束二維掃描封接樣品表面的路徑掃描形成樣品的密封體。在實驗中，根據(jù)激光封接工藝實驗結(jié)果分析，并不斷優(yōu)化激光封接工藝參數(shù)，如激光功率、夾持力大小、掃描速度等實現(xiàn)最佳的氣密性封接。,薄膜封裝技術(shù),由于密封膠對水蒸氣和氧氣的阻隔性能較差，薄膜封裝技術(shù)克服了這個缺點，較好地改善了封裝效果。單層薄膜封裝方法是用薄膜作為阻擋層封裝OLED器件，采用柔性襯底后，運用薄膜封裝技術(shù)可實現(xiàn)柔性顯示。單層薄膜中，對水蒸氣和氧氣阻隔性能較好的有SiO2和SiNX薄膜，可以使水蒸氣和氧氣的滲透率降低個數(shù)量級，并且能夠提高襯底表面的光潔度。薄膜封裝的基本結(jié)構(gòu)如圖。,多層薄膜封裝技術(shù),單層薄膜封裝技術(shù)可以在一定程度上阻擋水蒸氣和氧氣滲透進入器件內(nèi)部，但是它的阻隔性能還是不夠理想，單層薄膜封裝的器件壽命也只能維持在數(shù)百小時，所以人們把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了具有更好的阻隔性能的多層薄膜封裝技術(shù)上。多層薄膜封裝器件的基本結(jié)構(gòu)與單層薄膜基本相同。依靠薄膜技術(shù)進行器件的封裝易于實現(xiàn)柔性顯示，雖然多層薄膜對水蒸氣和氧氣的阻隔性能遠遠高于單層薄膜，但是薄膜封裝的器件的壽命仍然不能滿足商業(yè)化的需求。,以有機物和無機物交替的Barix薄膜封裝技術(shù),Barix薄膜封裝技術(shù)就是在基板和OLED器件上采用多層薄膜包覆密封，將有機高密度介電層與無機聚合物在真空中交替迭加，總厚度僅為 左右，Barix封裝基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。蓋封裝層直接加在OLED工作層上，無需使用其他的封裝材料和機械封裝原件，減少器件的體積和質(zhì)量，并且能很好地減少水蒸氣和氧氣的滲透。Barix封裝技術(shù)的封裝性能良好，可以用于柔性顯示。,新型封裝技術(shù),李軍建提出的一種新型的柔性有機發(fā)光二極管的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法。此方法是以柔性和透明的云母單晶薄片為基板，以低熔點的銦或者銦合金對蓋板和基板進行封接。云母是一種晶體結(jié)構(gòu)的天然礦物，容易剝離成為很薄的薄片，并且剝離面較光滑。選擇云母做襯底的原因是，云母具有較高的透光率，耐受溫度高，有較高的抗電性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，機械強度高，收縮率小。云母對水蒸氣和氧氣的阻隔性能可以與玻璃相媲美，表面平整度可以達到分子級，并且云母的柔韌性較強，可以用于實現(xiàn)柔性顯示。,OLED技術(shù)應(yīng)用-固態(tài)照明技術(shù),優(yōu)點： (1)OLED燈不是點光源，而是分布式(散布式)平面固體光源，它重量輕、超薄、柔軟、明亮、少陰影； (2)能耗低、工作電壓低(3-5V）使用與維護安全； (3)能效高、壽命長。沒有燈絲斷裂，因而耐用； (4)環(huán)保、無污染、不發(fā)熱，僅有少量紫外與紅外輻射： (5)可沉積到任何襯底：玻璃、陶瓷、金屬、薄塑料板、織物等柔軟和相適應(yīng)的襯底。能制成任意形狀和式樣，能調(diào)節(jié)發(fā)光燈任何想要的顏色以及任意色的深淺和強度，包括白色光； (6)具有良好的色坐標(biāo)、實現(xiàn)接近100的高顯色指數(shù)(CRI)，能從冷色到暖色調(diào)節(jié)自光； (7)電流驅(qū)動型器件，亮度可在10000 cdm2的動態(tài)范圍內(nèi)變化，并且它們均勻發(fā)光、不閃爍： (8)較少的插入元器件，能大規(guī)模、大面積、低成本制造等，因為它發(fā)光時不發(fā)熱。這種固態(tài)光源的優(yōu)點是：效率高、能耗低、工作電壓低從而比較安全、沒有燈絲斷裂因而耐用壽命長、維護價格低。預(yù)計到2020年。固態(tài)光源產(chǎn)生同樣的光輸出，比現(xiàn)有照明技術(shù)可節(jié)省能源50，這意味著可減少能耗。因而較少產(chǎn)生空氣和水的污染達到節(jié)能、環(huán)保和減排的綜合效果。,OLED光電特性測試技術(shù),器件通過測試OLED器件的電流-電壓特性、發(fā)光亮度-電壓特性、發(fā)光效率-電壓特性、色坐標(biāo)以及發(fā)光光譜等，可判斷OLED發(fā)光性能和電學(xué)性能的好壞，并計算出其能量轉(zhuǎn)換效率。 通過相關(guān)OLED光電特性測試方法進行檢索，總結(jié)分析國內(nèi)外的研究狀況，概括起來，OLED光電特性測試方法模式可分四類: 一、分立設(shè)備手動測試模式 性較普遍采用的方法。此模式采用直流電壓表、電流表分別手動測試OLED器件的電流特性和電壓特性;利用微弱光亮度/色度計手動對焦OLED器件并測試樣品的發(fā)光亮度及色坐標(biāo)。然后將數(shù)據(jù)手動輸入到計算機進行后續(xù)分析處理，獲得OLED樣品的光電性能。 優(yōu)點：操作簡單、對測試儀器性能要求不高，價格低廉，性價比較高。主要應(yīng)用于單件或小批量的OLED光電特性測試。 缺點：誤差大、測試效率低。不適合應(yīng)用在批量及頻繁測試OLED光電特性的場合。,OLED光電特性測試技術(shù),二、以微控制器為核心的模擬電路測試系統(tǒng)模式 組成：以微控制器為核心的單片機、可編程控制電源、LCD顯示器和光電測試單元。 工作原理:以微控制器為核心作為控制系統(tǒng)，控制可編程控制電源和光電測試電路單元實現(xiàn)通過LCD顯示出來，同時通過RS-232接口將數(shù)據(jù)傳輸給PC機(上位機)進行數(shù)據(jù)分析和處理，并繪制出電壓一亮度、電壓一電流關(guān)系曲線。 優(yōu)點：電壓、電流、亮度、溫度等物理量實現(xiàn)同時測試、采集及存儲;人為誤差小，測試精度較分立設(shè)備手動測試模式高;數(shù)據(jù)采集量及采集密度無限制，能準(zhǔn)確地反映樣品的光電特性。自動化程度高，測試效率高，適合應(yīng)用在批量測試OLED的光電特性。 缺點：較難選取測量波長范圍與OLED發(fā)光相匹配的光敏電阻或硅光電池，降低了測試精度;不可以測試樣品發(fā)光的色坐標(biāo)光電特性;測試系統(tǒng)電路復(fù)雜，開發(fā)周期較長，難度較大。,OLED光電特性測試技術(shù),三、亮度均勻度測試系統(tǒng)模式 亮度均勻度也是OLED光電特性的一個重要指標(biāo)。目前亮度均勻度測試大多數(shù)采用手動測試OLED顯示屏上均布的9個點發(fā)光亮度，并求其均勻度的方法。 CDD成像間接測試亮度均勻度模式 工作原理：依據(jù)CCD成像特點，建立CCD感光像素與OLED顯示像素的關(guān)系，用CCD采集圖像間接分析OLED顯示屏亮度均勻度。 優(yōu)點：測試速度快、大大節(jié)省測試的時間，增加測試點提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)存儲方便，適用于批量亮度均勻度測試。 缺點：只能用于評估OLED亮度均勻度，功能單一。 四、多通道OLED壽命分析測試系統(tǒng)模式 自動采集光電特性的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)采集周期可調(diào)、測試效率高，適用于OLED批量壽命分析測試。,測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,為實現(xiàn)OLED光電特性的自動檢測，本文搭建了一個測試平臺，測試平臺包括XY兩軸運動平臺、亮度色度計和可編程電源。亮度色度計安置于XY兩軸運動平臺上，通過手動旋鈕，可以聚焦于OLED產(chǎn)品的不同部位進行光學(xué)檢測;可編程電源為OLED產(chǎn)品點亮提供所需的電信號;人機交互界面程序可以設(shè)置對OLED產(chǎn)品施加所需不同條件的電信號，選擇對OLED任意部位進行光電測試，并同步記錄所有測試信息值。,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計,測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計，是通過Visual C+的MFC設(shè)計一個人機交互界面程序，實現(xiàn)測試模式選擇、電信號設(shè)置，自動測試并記錄OLED的電流、電壓、亮度、色坐標(biāo)等數(shù)據(jù)并生成L-V曲線圖。最終通過VC的MFC編程實現(xiàn)了OLED光電特性自動測試。 測試系統(tǒng)的兩個主要任務(wù)：IVL測試模式和均勻度測試模式。 測試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理、實時監(jiān)測、和系統(tǒng)設(shè)置三個功能塊。 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計框圖,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計-系統(tǒng)操作界面設(shè)計,測試系統(tǒng)界面,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計-系統(tǒng)功能模塊設(shè)計,測試系統(tǒng)程序流程圖,測試系統(tǒng)功能模塊包括系統(tǒng)設(shè)置模塊、實時監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)管理模塊。,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計-系統(tǒng)功能模塊設(shè)計,系統(tǒng)設(shè)置模塊程序設(shè)計框圖 系統(tǒng)設(shè)置模塊程序流程圖 設(shè)置模塊設(shè)計,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計-系統(tǒng)功能模塊設(shè)計,實時檢測模塊設(shè)計,測試系統(tǒng)軟件設(shè)計-系統(tǒng)功能模塊設(shè)計,數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計,數(shù)據(jù)管理模塊程序流程圖,數(shù)據(jù)管理模塊程序設(shè)計框圖塊,系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析-模擬實驗,一、對0.95英寸綠色的OLED屏進行IVL測試實驗。,IVL測試結(jié)果,系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析,二、 對切割好的發(fā)光面積尺寸為5 0 x50mm的綠色OLED照明進行亮度均勻性測試實驗。,均勻度測試結(jié)果,系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析-結(jié)果分析,一、 對兩組0.95英寸OLED屏的A和B兩器件進行IVL測試，把測試所得的電壓、電流、亮度數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel并自動生成曲線。L-V曲線、J-V曲線、 曲線、L-J曲線如圖所示。,系統(tǒng)實驗與結(jié)果分析-結(jié)果分析,總結(jié)與展望,2.封裝技術(shù) FOLED器件的商業(yè)化對器件的壽命有嚴格的要求。目前，F(xiàn)OLED器件所選用的襯底和封裝技術(shù)對水蒸氣和氧